Автоматизация главной водоотливной установки в условиях рудника "Каула-Котсельваара" ОАО ГМК "Печенганикель"
3.2 РАСЧЕТ СНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ НА 6кВ
Подстанция главного водоотлива оборудуется комплексным распределительным устройством КРУРН- 6. Питание осуществляется по разным фидерам (по 2 фидера кабелем 3 x 150), длинной 3,7 км от подстанции на основной промплощадке. От РУ выходят два кабеля (3 x 150) на ЦПП нижней приёмной площадки горизонта -110 м.
Поскольку питание каждого насоса осуществляется по отдельному фидеру, за расчётную мощность принимаем мощность двигателя насоса.
Руст = 5*500 = 2500 кВт, Рр = 500 кВт.
Определяем расчётный ток в кабелях. По паспорту номинальный ток двигателя насоса I = 57 А.
Выбираем кабель для питания насосов из условия Iкаб ? I.
Выбираем кабель СБ с жилами сечением 25мм2 и определяем допустимый ток кабеля Iдоп = 90А.
Принимаем кабель СБ (3Ч25 + 1Ч10), его удельное сопротивление R= 0,846 Ом/км, Х= 0,091 Ом/км.
Сопротивление всего кабеля вычисляется по формулам R1 = R10l1; X1 = X10l1, результаты расчёта кабелей 1 - 5 приведены в табл.6.
Таблица 6
№ кабеля |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
R, Ом |
0,035 |
0,046 |
0,052 |
0,059 |
0,066 |
|
Х, Ом |
0,0037 |
0,0049 |
0,0056 |
0,0063 |
0,0071 |
Выбранное по длительно допустимому току нагрузки сечение кабеля проверяется по термической стойкости, из условия Iп ? Iкз(3) , где Iп - предельно допустимый кратковременный ток к.з. в кабеле, при защитной аппаратуре КРУРН- 6 I= 8,12 кА, I (3) - ток трёхфазного к.з. в начале проверяемого кабеля, кА.
,
т.е. условие выполняется. Проверка выбранного сечения по экономической плотности тока осуществляется по формуле
,
где I1 - ток высоковольтного кабеля, А; jэк - экономическая плотность тока, А/мм2. По экономической плотности тока сечение удовлетворяет заданным условиям.
Найдем ток трехфазного к.з. в точке соединения кабеля с двигателем насоса. Для этого определим сопротивления цепи, приведенные к базисному напряжению Uб=6300 В.
Индуктивное и активное сопротивления кабельной линии 6 кВ, приведены в таблице 6.
Ток трехфазного к.з находится по формуле:
I,
X,
I A.
результаты расчёта сведены в табл.7.
Таблица 7
№ кабеля |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
I3кз кА |
4,03 |
4,02 |
4,01 |
4,01 |
4 |
Для определения величины напряжения в номинальном режиме необходимо определить потерю напряжения в высоковольтном кабеле по формуле:
,
напряжение на зажимах двигателей насосов
.
Результаты расчётов сведены в табл. 8.
Таблица 8
№ кабеля |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
U, В |
0,133 |
0,231 |
0,301 |
0,385 |
0,480 |
|
U, В |
5999,86 |
5999,76 |
5999,69 |
5999,61 |
5999,52 |
3.3 РАСЧЕТ СЕТИ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Расчетная мощность:
,
где - коэффициент спроса;
- установленная мощность; - мощность наиболее мощного двигателя.
Отсюда:
Расчетная мощность трансформатора:
где - средневзвешенный коэффициент мощности.
Поскольку
то cos
Отсюда .
Выберем участковую трансформаторную подстанцию типа ТСВ-63 в соответствии с условием (здесь Sт - номинальная мощность трансформатора), имеющую следующие паспортные данные: Sт.н.=63 кВА, Uв.н.= 6 кВ, Uн.н.=0,69/0,4 кВ, Iв.н.=5,7 А, Iн.н.=49/86 А, uk=3,5%, Ix,x=3,5%, Px,x=630 Вт, Рк=800 Вт.
Сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к обмотке низкого напряжения трансформатора, Rт=0,0202 Ом, Хт=0,0518 Ом.
Определим сечение и сопротивление высоковольтного кабеля длиной l6=15 м. Расчетный ток этого кабеля принимаем равным номинальному току первичной обмотки ТСВ-63: I1=5,7 А. при сечении SВН=25 мм2 , Iдоп=90А. Принимаем кабель СБ(3, его удельное сопротивление R1-5=0,846 Ом/км, X1-5=0,091 Ом/км.
Сопротивление всего кабеля вычисляется по формулам:
R6=R60l6=0,8460,015.=0,01269 Ом; X6=X60l6=0,091.0,015=0,001365 Ом.
Окончательно принимаем высоковольтный кабель ЭВТ (310).
Примем в качестве защитного аппарата используется ячейка КРУРН - 6.
Коммутационный аппарат для трансформатора и насосов ВЭВ-6-16/315-ХЛ 5.
UВ, I=315 А, I=10000 A.
Проверка кабеля на термическую стойкость:
q=7=20 мм.
Проверка выбранного сечения по экономической плотности тока осуществляется по формуле:
,
где I1 - ток высоковольтного кабеля, А; jэк - экономическая плотность тока, А/мм2. По экономической плотности тока сечение удовлетворяет заданным условиям.
Определим расчетный ток в магистральном кабеле длиной I=20 м.
I А.
Выберем сечение жил кабеля и определим допустимый ток кабеля из условия I; при S, I=58 А. Принимаем кабель СБ, его удельное сопротивление R=3,5 Ом/км, X=0,09 Ом/км. Сопротивление магистрального кабеля R=0,07 Ом, X=0,0018 Ом.
Определим ток трехфазного к.з. в конце кабеля 7. Для этого определим сопротивления элементов цепи, приведенные к базисному напряжению Uб=6300 В.
Индуктивное и активное сопротивления кабельной линии 6 - 6 кВ, приведенные к базисному напряжению
Сопротивление трансформатора: Хб.т=0,0202Ом; Rб.т=0,0518 Ом.
Индуктивное и активное сопротивления кабельной линии 7 - 0,4 кВ, приведенные к базисному напряжению
Суммарное сопротивление цепи до точки к.з., приведенное к базисному напряжению
Хб =Хб8+ ХбТ+ Хб9 =0,0002+0,0202+0,000007=0,02 Ом;
Ток трехфазного к.з. в конце линии 9:
.
Величину напряжения в конце кабеля 7 примем равное номинальному напряжению вторичной обмотки трансформатора (400В) поскольку, в связи с малой длинной кабельных линий, выбранные кабель имеют большой запас по потери напряжения.
Выберем защитно-коммутационный аппарат в конце кабеля 7 в соответствии с условием:
где Uн.а, Iн.а, Iо.а - соответственно номинальное напряжение, номинальный ток, ток отключения аппарата (его паспортные данные);
Uн, Iраб, - cсоответственно номинальное напряжение, рабочий ток и ток к.з. сети в месте установки аппарата.
Номинальное напряжение Uн=400 В, номинальный ток Iн =33 А,
Ток трехфазного короткого замыкания в конце линии 9 - 2830А.
Принимаем к установке в кабеля №7 магнитный пускатель ПВИ-63, имеющий Uн.а= 380 В, Iн.а=63 А, Iо.аmax=1500 А.
Величина, т.е. условие выбора аппарата соблюдено.
Выберем кабель, определим ток к.з. и выберем коммутационную аппаратуру линии - 8.
Расчетный ток в кабеле 8 длиной l8 = 60 м (рис.2) равен номинальному току двигателя насоса (Iн =28А).
Выберем сечение жил кабеля и определим допустимый ток кабеля из условия I2 Iдоп; при Sк..м.= 4мм2, Iдоп = 45 А.
Принимаем кабель СБ (3х4), его удельное R80=5,25 Ом/км, X70=0,095 Ом/км.
Сопротивление магистрального кабеля R7=5,25.0,06=0,315 Ом, X7=0,095.0,06=0,0057 Ом.
Определим ток трехфазного к.з. в конце кабеля 8. Для этого определим сопротивления элементов цепи, приведенные к базисному напряжению Uб=6300 В.
Индуктивное и активное сопротивления кабельных линий 6, 7 и трансформатора уже найдены.
Индуктивное и активное сопротивления кабельной линии 8 - 0,4 кВ, приведенные к базисному напряжению
Суммарное сопротивление цепи до точки к.з., приведенное к базисному напряжению
Хб =Хб6+ ХбТ+ Хб7 + Хб8=0,0002+0,0202+0,000007+0,0000023=0,020023 Ом;
Ток трехфазного к.з. в конце линии 7:
.
Выберем защитно-коммутационный аппарат в начале кабеля 8 в соответствии с условием:
где Uн.а, Iн.а, Iо.а - соответственно номинальное напряжение, номинальный ток, ток отключения аппарата (его паспортные данные);
Uн, Iраб, - cсоответственно номинальное напряжение, рабочий ток и ток к.з. сети в месте установки аппарата.
Номинальное напряжение Uн=400 В, номинальный ток Iн =28 А,
Ток трехфазного короткого замыкания в конце линии 7 - 2799А.
Принимаем к установке в начале кабеля №8 магнитный пускатель ПВИ-32, имеющий Uн.а= 380 В, Iн.а=32 А, Iо.аmax=1100 А. Величина,
т.е. условие выбора аппарата соблюдено.
Выберем кабель, определим ток к.з. и выберем коммутационную аппаратуру линии - 13.
Расчетный ток в кабеле 13 длиной l8 = 79 м (рис.2) равен номинальному току двигателя задвижки (Iн =2,2А).
Выберем сечение жил кабеля и определим допустимый ток кабеля из условия I2 Iдоп; при Sк..м.= 4мм2, Iдоп = 45 А.
Принимаем кабель CБ (3х4), его удельное R8-0=5,25 Ом/км, X70=0,095 Ом/км.
Сопротивление магистрального кабеля R7=5,25.0,079=0,415 Ом, X7=0,095.0,079=0,0075 Ом.
Определим ток трехфазного к.з. в конце кабеля 15. Для этого определим сопротивления элементов цепи, приведенные к базисному напряжению Uб=6300 В.
Индуктивное и активное сопротивления кабельных линий 6, 7 и трансформатора уже найдены.
Индуктивное и активное сопротивления кабельной линии 13 - 0,4 кВ, приведенные к базисному напряжению
Суммарное сопротивление цепи до точки к.з., приведенное к базисному напряжению
Хб =Хб6+ ХбТ+ Хб7 + Хб17=0,0002+0,0202+0,000007+0,00019=0,02024 Ом;
Ток трехфазного к.з. в конце линии 7:
.
Выберем защитно-коммутационный аппарат в начале кабеля 13 в оответствии с условием:
где Uн.а, Iн.а, Iо.а - соответственно номинальное напряжение, номинальный ток, ток отключения аппарата (его паспортные данные);
Uн, Iраб, - cсоответственно номинальное напряжение, рабочий ток и ток к.з. сети в месте установки аппарата.
Номинальное напряжение Uн=400 В, номинальный ток Iн =2,2 А,
Ток трехфазного короткого замыкания в конце линии 7 - 2694А.
Принимаем к установке в начале кабеля №8 магнитный пускатель ПВИ-25, имеющий Uн.а= 380 В, Iн.а=25 А, Iо.аmax=1500 А. Величина,
т.е. условие выбора аппарата соблюдено.
Для линий 9 - 12 принимаем сечение кабеля и коммутационную аппаратуру такими же как и для линии 13, поскольку эти линии имеют туже нагрузку при меньшей длине кабеля.
Рис.3.1 . Схема электроснабжения участка водоотлива